Etude des paramètres influant sur les consommations de

Agence Régionale de l’Energie
Provence Alpes Côte d’Azur
2, rue Henri Barbusse
13241 Marseille Cedex 1
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Etude des paramètres influant sur
les consommations de climatisation
dans les immeubles de bureaux
Rapport final
Mars 2002
Etude financée par le contrat de plan Etat-Région
E N E R T E C HE N E R T E C H
Ingénierie énergétique et fluides
F - 26160 FELINES S/RIMANDOULE
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ARENE PACA ENERTECH
Sommaire
2
SOMMAIRE
INTRODUCTION 4
1. GENERALITES SUR LES SYSTEMES DE CLIMATISATION............................... 7
2. DESCRIPTION DES BATIMENTS ......................................................................... 9
2.1 AVIGNON......................................................................................................................9
2.2 MARSEILLE 1.............................................................................................................12
2.3 MARSEILLE 2.............................................................................................................15
2.4 TOULON 1.................................................................................................................17
2.5 TOULON 2...................................................................................................................20
2.6 MOUANS-SARTOUX..................................................................................................22
3. DESCRIPTION DES APPAREILS DE MESURES UTILISES............................... 26
3.1 MATERIEL DE MESURE :........................................................................................26
3.2 LISTE DES POINTS DE MESURE MIS EN PLACE A AVIGNON........................28
3.3 LISTE DES POINTS DE MESURE MIS EN PLACE A MARSEILLE 1.................29
3.4 LISTE DES POINTS DE MESURE MIS EN PLACE A MARSEILLE 2.................30
3.5 LISTE DES POINTS DE MESURE MIS EN PLACE A TOULON 1.......................31
3.6 LISTE DES POINTS DE MESURE MIS EN PLACE A TOULON 2.......................32
3.7 LISTE DES POINTS DE MESURE MIS EN PLACE A MOUANS SARTOUX......33
4. CONSOMMATIONS ET NIVEAUX DE CONFORT ATTEINT. ............................. 34
4.1 COMPARAISONS DES CONSOMMATIONS DES DIFFERENTS BATIMENTS 34
4.2 REPARTITION DE LA CONSOMMATION DE CLIMATISATION .....................34
4.3 CORRELATION DE LA CONSOMMATION AU SERVICE RENDU ...................36
5. POIDS DE LA CLIMATISATION DANS LA FACTURE D’ELECTRICITE............ 46
5.1 BATIMENT AVIGNON ..............................................................................................46

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Sommaire
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5.2 BATIMENT MARSEILLE 1.......................................................................................48
5.3 BATIMENT TOULON 1 .............................................................................................48
5.4 BATIMENT TOULON 2 .............................................................................................49
5.5 CONCLUSION.............................................................................................................49
6. MODES D’UTILISATION DE LA CLIMATISATION ............................................. 50
6.1 SYSTEMES A DETENTE DIRECTE INDEPENDANTS PAR BUREAUX (SPLITS
ET MULTISPLITS) - AVIGNON ET MARSEILLE 2....................................................50
6.2 GROUPES FROID CENTRALISES ET VENTILO-CONVECTEURS A DETENTE
DIRECTE.- MARSEILLE 1..............................................................................................51
6.3 GROUPE FROID CENTRALISE ET DISTRIBUTION D'EAU GLACEE..............51
7. ANALYSE DES CHARGES DE CLIMATISATION ............................................... 58
7.1 METHODE EMPLOYEE............................................................................................58
7.2 RESULTATS................................................................................................................60
8. PROPOSITIONS D'AMELIORATION DES PERFORMANCES ENERGETIQUES74
8.1 APPORTS INTERNES ................................................................................................74
8.2 RENOUVELLEMENT D'AIR.....................................................................................77
8.3 ISOLATION DE TOITURE........................................................................................79
8.4 AMELIORATION DES SYSTEMES DE CLIMATISATION..................................79
8.5 CONTROLE DES APPORTS PAR LES VITRAGES ...............................................82
8.6 INERTIE DES LOCAUX.............................................................................................83
CONCLUSION 85

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Introduction
4
INTRODUCTION
La climatisation est aujourd’hui au centre de vastes débats souvent très animés, dans
lesquels s’opposent ceux qui pensent que ne pas l’avoir c’est le retour à la bougie, et ceux qui
pensent que l’avoir est inutile sous nos latitudes. Qui a raison ? Probablement les deux partis,
mais malheureusement ils ne discutent pas, comme souvent, sur des bases identiques.
Pour les premiers, le confort actuel de certains bâtiments est intolérable en été, ce qui
est incontestable, et donc il faut les climatiser. Qui peut aller contre une si belle logique ?
Pour les seconds, les conditions de confort actuelles sont mauvaises, mais si l’on se
penche sur leur origine, on doit arriver à recréer des conditions de confort permettant de se
passer de la climatisation. Cela reste à prouver.
Le débat est donc largement ouvert. Et l’objet de cette étude est de l’alimenter de la
façon la plus objective possible.
En premier lieu l’observateur ordinaire constate que les habitudes de la construction
ont beaucoup évolué depuis quelques décennies. La nature et la masse des matériaux utilisés,
les procédés de construction, l’architecture elle-même ont changé. Il est incontestable que les
bâtiments d’aujourd’hui se sont affranchis d’un certain nombre de contraintes comme la
nécessité jadis de réduire les surfaces de vitrage afin de pouvoir chauffer en hiver, ou bien celle
de bâtir des murs épais parce qu’on ne disposait pas des moyens de construire autrement et de
façon solide. Cette liberté dans les formes, dans les surfaces et dans le choix des matériaux crée
un renouveau de l’architecture, mais il est incontestable que cette liberté nouvelle n’a pas été
gérée avec toute la prudence qu’une bonne prise en compte des phénomènes énergétiques
induits aurait nécessité. La tâche, il est vrai, n’était pas très simple. A force d’erreurs, l’homme
avait fini au cours des siècles, par comprendre ce qu’il fallait éviter et les influences qu’il fallait
rechercher. Au XXé siècle on est pressé, et on n’a pas le temps d’attendre deux siècles pour
comprendre nos erreurs. Mais dans ce cas, il faudrait utiliser des méthodes d’évaluation qui
n’ont, à ce jour, pas encore été mises en œuvre. L’architecture méditerranéenne contemporaine
se trouve donc aujourd’hui dans une situation un peu paradoxale : elle s’est profondément
transformée, mais ces transformations se sont opérées en dehors de toute prise en compte
sérieuse des évolutions du comportement thermique probable des nouveaux bâtiments. C’est la
première observation.
Si l’enveloppe a profondément changé, son contenu a aussi beaucoup évolué. A
l’intérieur des bâtiments on trouve aujourd’hui de nombreux équipements et aussi de nombreux
occupants. Il est difficile de dire si la densité de population dans les locaux a augmenté, en
revanche il est certain que la quantité d’équipement de bureautique a explosé depuis dix ans,
tout comme les besoins en lumière artificielle. Tous ces matériels rendent service aux
occupants, mais ils consomment de l’électricité, et cette électricité finit en quasi-totalité en
chaleur à l’intérieur des locaux. Ainsi la transformation des activités et des moyens de travail à
l’intérieur des locaux constituent le second grand changement des dernières années. Et les
conséquences de ces changements sont importantes en terme de confort, comme il sera évoqué
au cours de cette étude.

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Introduction
5
Enfin, les exigences des occupants ont changé. La notion de confort a beaucoup évolué
depuis cinquante ans. Elle est hautement subjective, de nombreux auteurs l’ont déjà démontré,
et elle est aussi extrêmement personnelle. De là à penser qu’elle est fortement sous influence de
la publicité, il n’y a qu’un pas que l’on serait tenté de franchir. On ne peut en effet nier que, à
l’image de tous les besoins qu’expriment les gens aujourd’hui, l’envie d’un certain confort soit
abondamment façonnée par les incessants messages publicitaires que reçoit le public. En clair,
on peut admettre aujourd’hui que le besoin de confort, et plus particulièrement celui de
climatisation, se crée comme se sont créés par l’intermédiaire de la publicité et des modes tant
d’autres besoins « de consommation » dans un passé récent.
Parmi les exigences qui ont évolué figure aussi l’augmentation de la rentabilité des
personnels travaillant dans des espaces climatisés. Cette exigence est souvent celle qui motive
l’installation de la climatisation dans les locaux. Elle correspond aussi à une évolution des
mentalités, et au même titre que toutes les autres, elle doit être considérée.
Tout ceci serait sans incidence, voire sans intérêt, si le développement rapide et massif
de la climatisation ne posait quelques problèmes délicats, surtout dans l’approche actuelle du
« développement durable ». Ces problèmes sont cruciaux dans les pays du bassin
méditerranéen comme la Tunisie, l’Algérie ou le Maroc, mais ils sont aussi importants dans le
sud de la France. L’attention est effectivement attirée par :
n les problèmes d’approvisionnement en électricité que pose la climatisation. Il s’agit à
la fois des volumes produits, mais peut être surtout des problèmes que posent les pointes
estivales qui se développent de plus en plus en prenant l’ascendant sur les pointes hivernales.
La question des pointes renvoie à la fois vers des problèmes de production mais aussi de
dimensionnement de réseau,
n la production d’électricité est source importante de nuisances environnementales.
Qu’elle soit produite par voie thermique classique (gaz, fioul, charbon) et génère de l’effet de
serre, ou par voie nucléaire en produisant des déchets radioactifs dont personne ne sait ce dont
on en fera demain, l’électricité est une des principales sources de nuisances environnementales
aujourd’hui. Qui plus est, le courant produit en heure de pointe est à la fois un des plus
polluants pour l’air (recours à des centrales thermiques classiques) et des plus chers.
Mais au titre des nuisances environnementales, la climatisation présente une
caractéristique supplémentaire : beaucoup de systèmes utilisent aujourd’hui la
« détente directe ». Il s’agit d’une technologie intéressante parce qu’elle améliore l’efficacité
des cycles de production de froid, mais elle possède un gros défaut, celui de multiplier les
volumes de fluide frigorigène en circulation. Au lieu d’être cantonné à l’appareil de production
de froid, le fluide frigorigène est véhiculé jusqu’aux émetteurs (ventilo-convecteurs) dans
lesquels il se détend. Cet important réseau de fluide frigorigène est soumis, comme tous les
réseaux, à des risques de fuite. Or, malgré les efforts consentis depuis plusieurs années pour
mettre en oeuvre de nouveaux fluides, il reste en service d’importantes quantités de fluide
contenant des CFC et dont le rôle dans la destruction de la couche d’ozone est patent.
n la climatisation c’est aussi une augmentation des coûts d’exploitation. Certes cette
augmentation est souvent minime du fait de la tarification estivale, mais elle ne peut être
ignorée.